[0001] Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Wickeln von Materialbahnen, insbesondere
Faserstoffbahnen zu einer Wickelrolle mit einer, die aufzuwickelnde Wickelrolle während
des Wickelvorgangs abstützende und von der Materialbahn zumindest teilweise umschlungenen
Tragwalze.
[0002] Wickelvorrichtungen in Form von Tragwalzenwickelvorrichtungen sind in einer Vielzahl
von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese umfassen zumindest zwei
drehbar gelagerte Tragwalzen, die achsparallel zueinander angeordnet und drehbar gelagert
sind. Die Tragwalzen bilden miteinander ein Wickelbett zur Aufnahme und Abstützung
einer Wickelrolle. Die Wickelrolle entsteht dabei durch das Aufwickeln der Materialbahn
um eine Hülse, wobei die Materialbahn um eine der beiden Tragwalzen über einen Teilbereich
des Umfangs geführt ist. Bei dieser handelt es sich um eine antreibbare Tragwalze.
Die aufzuwickelnde Materialbahn weist jedoch häufig eine größere Länge auf, als auf
der entsprechenden Wickelrolle aufwickelbar ist. Dies ist insbesondere dann der Fall,
wenn die Materialbahn von einer größeren Mutterrolle abgewickelt wird oder in Online-Bauweise
der Wickelvorrichtung zu einer Maschine zur Herstellung der Materialbahn kontinuierlich
während des Produktionsprozesses aufgewickelt wird. Dies bedingt, dass die fertig
gestellte Wickelrolle aus der Wickelvorrichtung entfernt werden muss und eine neue
umwickelbare Hülse in das Wickelbett eingelegt werden muss. Dazu ist die Materialbahn
zu durchtrennen, wobei das in Materialbahnlaufrichtung betrachtet hinter der Trennstelle
liegende Ende der Materialbahn auf der fertig gewickelten Wickelrolle festgeklebt
wird, während das vor dem Trennbereich liegende Ende der Materialbahn an der neu einzulegenden
Hülse befestigt werden muss. Dazu sind beispielsweise Übergabewalzen einsetzbar, welche
dem Aufkleben von Klebemittelstreifen auf die Materialbahn dienen.
[0003] Das Durchtrennen der Materialbahn erfolgt gemäß einer ersten Ausführung entweder
im Stillstand der Maschine manuell durch das Bedienpersonal oder über entsprechende
Trennvorrichtungen, die an der Materialbahn in der Regel im freien Zug wirksam werden.
Aus der Druckschrift
DE 198 04 411 A1 ist dazu beispielsweise ein Verfahren zum Überleiten einer Materialbahn von einer
Wickelrolle auf eine Wickelhülse sowie eine Wickelvorrichtung in Form eines Doppeltragwalzenrollers
vorbekannt. Diese umfasst eine Trenneinrichtung sowie eine Klebemittelauftragseinrichtung.
Bei dieser Ausführung wird die Materialbahn im Trennbereich vor dem Durchtrennen von
der Tragwalze abgehoben und durchschnitten. Die Trennung erfolgt durch Einwirkung
des Trennelements an der Materialbahn im freien Zug, wobei die entsprechende Zugspannung
auf die Materialbahn durch die Kräfte in den Wickelspalten, insbesondere dem Wickelspalt,
durch den die Materialbahn zur Wickelrolle gelangt, erzeugt wird. Die Klemmmittel
werden nach dem Einlegen einer neuen Wickelhülse von der durch den Trennvorgang entstehenden
Bahnkante gelöst und die Klemmeinrichtung ist in Bahnlaufrichtung zurückfahrbar. Der
Trennvorgang erfolgt hier durch Absenken und Verlagerung der Wickelrolle auf eine
der Tragwalzen unter Aufhebung des Wickelspalts und Ausbildung eines Bereichs des
freien Zugs zwischen der Tragwalze und der Wickelrolle, wobei im Bereich des freien
Zugs das Trennelement in Form von Trennmessern wirksam ist.
[0004] Aus der Druckschrift
DE 198 08 041 A1 ist ein Verfahren zum Überleiten einer Materialbahn von einer Wickelrolle zu einer
Wickelhülse vorbekannt, bei welcher die Bahn mit Abstand vor einem Übergabebereich
vollständig durchtrennt und die Schnittlinie mit einem Klebeband überklebt wird. Dazu
weist die Wickelvorrichtung mit Abstand vor dem Übergabebereich eine Schneidvorrichtung
auf, der eine Auftragsvorrichtung nachgeordnet ist, die die zuvor erzeugte Schnittlinie
mit einem Klebeband überklebt.
[0005] Eine weitere Wickelvorrichtung mit integrierter Schneidvorrichtung zum Durchtrennen
der Materialbahn bei einem Wickel- beziehungsweise Hülsenwechsel ist aus der Druckschrift
WO 97/47546 A1 vorbekannt. Die Ausführung bezieht sich auf eine Doppeltragwalzenwickelvorrichtung,
bei welcher die Trennvorrichtung im Bereich des Wickelbetts anordenbar ist.
[0006] Jede dieser genannten Ausführungen ist dadurch charakterisiert, dass der Trennvorgang
der Materialbahn vor der Wickelhülse im freien Zug der Materialbahn erfolgt, wodurch
diese auf Spannung gebracht wird. Den Ausführungen gemeinsam ist, dass die Vorrichtung
zur Realisierung des Trennvorgangs angehalten werden muss, was sich sehr nachteilig
auf die Produktivität niederschlägt. Die Realisierung eines freien Zugs der Materialbahn
im Trennbereich ist sehr aufwendig im Hinblick auf zusätzliche Stelleinrichtungen
und den erforderlichen steuerungstechnischen Aufwand. Zum Zweck des Auftragens eines
Adhäsionsmittels im Bereich der Schnittkanten sind in der Regel fest installierte
Klebedüsen oder Klebebandspender in der Vorrichtung vorgesehen, welche über die Arbeitsbreite
dieser verteilt angeordnet sind. Der dafür erforderliche Aufwand zur Installation
und Steuerung ist relativ hoch.
[0007] Eine gattungsgemäße Wickelvorrichtung ist aus der Druckschrift
WO 92/06911 A1 vorbekannt. Diese offenbart eine Ausführung zum Durchtrennen einer endlos bewegten
Materialbahn, welche auf eine Wickelrolle in einer Doppeltragwalzenwickelvorrichtung
aufgewickelt wird. Dazu wird eine Trennvorrichtung im Bereich des Zwischenraums zwischen
den beiden Tragwalzen an die die Materialbahn zur Wickelrolle führende Tragwalze angestellt.
Diese umfasst eine über die Breite der Tragwalze verschiebbare Laserschneideinrichtung,
die zwischen zwei, Adhäsionsmittel aufbringenden Düsen angeordnet ist und eine Trennung
der Materialbahn im von der Tragwalze gestützten Umschlingungsbereich ermöglicht.
Der Nachteil dieser Ausführung besteht in einem hohen steuerungstechnischen Aufwand
sowie dem aus Sicherheitsgründen und zur Vermeidung von Beschädigungen an der Wickelvorrichtung
erforderlichen Aufwand zur Abschirmung. Da die Oberfläche der Tragwalze hinsichtlich
ihrer Beschaffenheit durch den Trennvorgang nicht beschädigt werden darf, um für mit
dieser erfolgende Wickelvorgänge keine Beeinträchtigung der aufzuwickelnden Materialbahn
zu bewirken, muss der Laser von der Oberfläche der Tragwalze kontrolliert reflektiert
und von der Umgebung abgeschirmt werden.
[0008] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung derart weiterzuentwickeln,
dass die genannten Nachteile vermieden werden und ein Trennen der Materialbahn während
des Aufwickelvorgangs mit geringem konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand
realisierbar ist, ohne die gesamte Maschine anhalten zu müssen und ferner auch die
Anzahl der Mittel zum Aufbringen von Adhäsionsmittel reduziert wird.
[0009] Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 3 charakterisiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
[0010] Die Wickelvorrichtung zum Wickeln von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen
zu einer Wickelrolle mit einer, die aufzuwickelnde Wickelrolle während des Wickelvorgangs
abstützenden und von der Materialbahn zumindest teilweise umschlungenen Tragwalze,
mit zumindest einer an den Außenumfang der Tragwalze im Umschlingungsbereich durch
die Materialbahn an diese anstellbare und an der Materialbahn wirksamen Trennvorrichtung
zum Trennen der Materialbahn in einem Winkel zur Laufrichtung der Materialbahn, ist
gemäß einer ersten Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung als
mechanische Trennvorrichtung ausgebildet ist, umfassend zumindest ein Trennelement
in Form einer Schneideinrichtung. Gemäß einer zweiten Ausführung ist die Trennvorrichtung
als Wasserschneidtrennvorrichtung ausgebildet.
[0011] Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht zum einen ein Durchtrennen der Materialbahn
während des laufenden Betriebs, das heißt ein Anhalten der Vorrichtung ist nicht erforderlich.
Die Produktivität und Auslastung der Vorrichtung kann dadurch erheblich erhöht werden.
Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Lösung durch einen einfachen und platzsparenden
Aufbau charakterisiert. Auf eine aufwendige Abschirmung, wie im Stand der Technik
kann verzichtet werden. Die Schnitttiefe ist durch die einfache Einstellbarkeit des
Schneidelements oder des Wasserstrahls reproduzierbar und die Einwirkung auf die die
Materialbahn abstützende Oberfläche kann durch die Ausbildung und Einstellung des
Schneidelements vermieden werden, insbesondere Oberflächenbeschädigungen an der Tragwalze.
[0012] Die verwendete Trennvorrichtung umfasst gemäß der ersten Ausführungsform zumindest
ein Trennelement, welches über die Breite der Materialbahn hinsichtlich seiner Bewegung
quer über die Materialbahn verfahrbar ist. Bei einer Trennvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform ist es neben einer Ausführung mit nur einer oder einer Gruppe verfahrbarer
Düsen auch denkbar, dass die Breite der Materialbahn vollständig von einer Reihe von
nebeneinander angeordneten und einzeln oder gemeinsam ansteuerbaren Düsen überdeckt
wird, wobei diese in einem Abstand zur Tragwalze angeordnet sind und nur durch Steuerung
der Zufuhr des entsprechenden Schneidmediums aktiviert und deaktiviert werden können.
In diesem Fall ist der konstruktive und steuerungstechnische Aufwand gering.
[0013] Bei Ausführungen mit axial verschiebbarem Trennelement kann die Verschiebbarkeit
auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Insbesondere kann das Trennelement
gemäß einer ersten Ausführung entweder parallel zur Lagerachse der Tragwalze in Breitenrichtung
dieser verfahren werden oder aber über die Erstreckung in Breitenrichtung der Tragwalze
und in Umfangsrichtung in einer überlagerten Bewegung parallel zur Oberfläche zur
Tragwalze verfahrbar sein. Ferner denkbar ist eine Verfahrbarkeit innerhalb einer
Linearführung, die in Bewegungsrichtung gegenüber einer Horizontalebene geneigt angeordnet
ist.
[0014] Der erstgenannte Fall bietet den Vorteil, dass unabhängig von der Art der Ausgestaltung
des Trennelements keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Ausrichtung gegenüber
der Oberfläche der Tragwalze beziehungsweise der von dieser gestützten Materialbahnrolle
erforderlich sind. Die sich dadurch ergebende Schnittkante an der Materialbahn verläuft
immer geneigt. Der Neigungswinkel gegenüber der Materialbahnlaufrichtung ist als Funktion
der Vorschubgeschwindigkeit des Trennelements und der Vorschubgeschwindigkeit der
Materialbahn in Materialbahnlaufrichtung beschreibbar.
[0015] Gemäß der zweiten Alternative wird das einzelne Trennelement derart zur Oberfläche
der Tragwalze und der an dieser abgestützten Materialbahn verfahren, dass die Bewegung
sich aus einer Bewegung quer zur Materialbahnlaufrichtung sowie in Materialbahnlaufrichtung
zusammensetzt. Je nach Auslegung kann durch entsprechende Steuerung der Geschwindigkeitskomponenten
in der jeweiligen Richtung die Schnittkante beeinflusst werden. Bei Führung parallel
zur Oberfläche kann auf Ausgleichseinrichtungen und Nachstelleinrichtungen verzichtet
werden.
[0016] Die dritte Variante dient analog wie die zweite der Erzeugung einer geraden oder
geringfügig geneigten Schnittkante. Diese ist jedoch durch eine einfache Ausbildung
der Führungsbahn charakterisiert, wobei standardisierte Linearführungen verwendbar
sind.
[0017] Bezüglich der Ausgestaltung des einzelnen Trennelements besteht eine Mehrzahl von
Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Ausführung ist dieses als mechanische Schneidvorrichtung
ausgeführt, vorzugsweise in Form eines so genannten Quetschmessers. In diesem Fall
erfolgt der Trennvorgang durch direkten Kontakt des Trennelements mit der Oberfläche
der Materialbahn im Abstützbereich an der Tragwalze. In Abhängigkeit der Art und Ausbildung
der verwendeten Tragwalze kann die Trennung direkt durch einen Schnitt oder aber einen
Reißvorgang erzeugt werden.
[0018] Gemäß der zweiten Ausführungsform werden Wasserstrahlen als Trennmedium eingesetzt.
Die Schnittkraft ist auf einfache Art und Weise durch Steuerung der Parameter an den
Austrittsdüsen einstellbar. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass diese durch
die Möglichkeit der Ausrichtung der Düse unabhängig von der Lage der Führungseinrichtung
gegenüber der Tragwalze ist. Insbesondere ist bei geneigter Ausführung der Führung
für das Trennelement eine Abstandsanpassung zwischen Führung und Oberfläche nicht
erforderlich.
[0019] Bei Verwendung einzelner Trennelemente sind diese über die Breite der Tragwalze,
und damit die von dieser abgestützten Materialbahn verfahrbar. Das Trennelement kann
dabei parallel zur Lagerachse der Tragwalze oder in Umfangsrichtung parallel zur Oberfläche/Außenumfang
der Tragwalze verfahrbar ausgebildet werden. Gemäß einer weiteren Ausführung wird
das Trennelement in einer sich in Breitenrichtung der Tragwalze erstreckenden und
gegenüber der Laufrichtung geneigt angeordneten Führungsbahn geführt, wobei die Neigung
vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 bis 10°, besonders bevorzugt 0,5 bis 5°, ganz
besonders bevorzugt 0,5 bis 2° beträgt. In diesem Fall mit vereinfachter Ausführung
der Führung sind dem Trennelement vorzugsweise Mittel zum Ausgleich einer Abstandsänderung
zwischen Führungsbahn und Oberfläche beziehungsweise Außenumfang der Tragwalze in
Bewegungsrichtung entlang der Führungsbahn zugeordnet.
[0020] Werden mechanische Schneideinrichtungen eingesetzt, sind in vorteilhafter Weise zur
Vermeidung von Verkantungen und Realisierung einer einfachen Schnittführung Mittel
zur Anstellung des Trennelements in einem vordefinierten Winkel, vorzugsweise 90°
gegenüber einer Tangente an die Oberfläche der Tragwalze am Außenumfang vorgesehen.
Dies erfolgt in einfacher Weise über die gelenkige Anbindung an eine Achse parallel
zur Lagerachse der Tragwalze oder über beidseitig dem Schneidelement zugeordnete Führungsrollen.
[0021] Konstruktiv ist das einzelne Trennelement im einfachsten Fall an einer Lager- und
Führungseinrichtung führbar. Die Lager- und Führungseinrichtung ist gegenüber der
Tragwalze verstellbar Die Führung erfolgt mittels wälz- oder gleitgelagerter Schlitten.
[0022] Um einen reibungslosen Wechsel eines Wickels zu gewährleisten, ist der Trennvorrichtung
in Materialbahnlaufrichtung betrachtet zumindest eine Einrichtung zum Auftrag von
Applikationsmittel, insbesondere Adhäsionsmittel auf die Materialbahn im Bereich der
beim Trennvorgang erzeugten Schnittkanten an der Materialbahn vorgesehen. Dadurch
kann die Materialbahn im Bereich der Schnittkante wickelseitig mit dem Wickel verklebt
werden, während die Materialbahn materialbahnrollenseitig mit der Klebekante der neuen
Hülse zuführbar ist und an dieser befestigt werden kann. Die Einrichtungen können
dazu an der Lager- und Führungseinrichtung des Trennelements oder an einer eigenen
Lager- und Führungseinrichtung parallel zur Lager- und/oder Führungseinrichtung des
Trennelements geführt werden. Um hier die Klebekante zeitnah mit dem Trennvorgang
und nach Möglichkeit parallel zur Schnittkante auszuführen, sind die Einrichtungen
und das Trennelement in ihrer Bewegung über die Breite der Wickelvorrichtung vorzugsweise
zwangsgekoppelt.
[0023] Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin
ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
- Figuren 1a und 1 b
- verdeutlichen eine Ausführung einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung einer Trennvorrichtung
in einer Wickelvorrichtung;
- Figur 1c
- verdeutlicht ein Detail gemäß Figur 1 a;
- Figur 1d
- verdeutlicht eine Ausbildung der Schnittlinie und damit Schnittkanten an der Wickelrolle
sowie der verbleibenden Materialbahn;
- Figur 2a und 2b
- verdeutlichen eine weitere Ausführung einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung einer
Trennvorrichtung in einer Wickelvorrichtung;
- Figur 2c
- verdeutlicht eine Perspektivansicht gemäß Figur 2a;
- Figur 2d
- verdeutlicht eine Ausbildung der Schnittlinie und damit Schnittkanten an der Wickelrolle
sowie der verbleibenden Materialbahn;
- Figur 3a und 3b
- verdeutlichen eine Weiterentwicklung anhand einer Detailansicht gemäß Figur 1 a;
- Figuren 4a und 4b
- verdeutlichen anhand zweier Ansichten eine Weiterentwicklung der Trennvorrichtung
mit Applikationseinrichtung;
- Figuren 5a und 5b
- verdeutlichen anhand eines Ausschnitts eines Axialschnitts durch eine Tragwalze im
Zusammenwirken mit dem Trennelement die Funktionsweise des Trennelements in Abhängigkeit
unterschiedlicher Tragwalzenausbildungen;
- Figur 6
- verdeutlicht eine zweite erfindungsgemäße Ausführung der Trennvorrichtung als Wasserstrahlschneideinrichtung;
und
- Figuren 7a bis 7c
- verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung mögliche Anordnungen der
Trennvorrichtung.
[0024] Die Figuren 1a und 1b verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung den
Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung 1 zum Aufwickeln von Materialbahnen
M, insbesondere in Form von Papier, Karton- oder Tissuebahnen in zwei Ansichten. Die
Wickelvorrichtung 1 umfasst zumindest eine während des Wickelvorgangs von der aufzuwickelnden
Materialbahn M zumindest teilweise in Umfangsrichtung umschlungenen Tragwalze 2. Die
Wickelvorrichtung 1 ist im dargestellten Fall beispielhaft in einer besonders vorteilhaften
Ausführung als Doppeltragwalzen-Wickelvorrichtung ausgebildet. Diese umfasst neben
der Tragwalze 2 eine weitere Tragwalze 3. Beide Tragwalzen 2 und 3 sind achsparallel
zueinander angeordnet, drehbar gelagert und bilden miteinander ein Wickelbett 4 zur
Aufnahme eines Wickels 5. Das Wickelbett 4 wird von dem theoretisch möglichen Auflagebereich
des Wickels 5 an den Außenumfängen 6 und 7 der Tragwalzen 2 und 3 gebildet. Der Wickel
5 entsteht dabei durch Aufwickeln der Materialbahn M um eine Hülse 8, wobei die Materialbahn
M um die Tragwalze 2 geführt wird. Die Hülse 8 bzw. der später durch Aufrollen der
Materialbahn M aus dieser entstehende Wickel 5 bildet mit den beiden Tragwalzen 2
und 3 durch die linien- oder flächige Berührung an den Außenumfängen 6 und 7 die Wickelspalte
9 und 10. Je nach Ausgestaltung der Tragwalzen 2 und 3, insbesondere hinsichtlich
der Größen ihrer Durchmesser sowie der Anordnung ihrer Lagerachsen L
2 und L
3 zueinander in vertikaler und horizontaler Richtung, ist das Wickelbett 4 in einer
horizontalen Ebene oder aber geneigt dazu ausgeführt. Die Lagerachsen L
2 und L
3 fallen mit den Drehachsen der Tragwalzen 2 und 3 zusammen. Ist eine vordefinierte
Wickelgröße D
soll des Wickels 5, die durch den Durchmesser des Wickels 5 beschreibbar ist, erreicht,
wird dieser aus der Wickelvorrichtung 1 entfernt. Dazu ist es erforderlich, den Wickel
5 von der Materialbahn M, welche um die Tragwalze 2 geführt wird, zu trennen. Erfindungsgemäß
ist dazu eine Trennvorrichtung 11 vorgesehen, die den Wickel 5 von dem zuzuführenden
Teil der Materialbahn M außerhalb des Wickels 5 trennt, wobei die Trennung in einem
die Materialbahn M stützenden Bereich, dem Umschlingungsbereich 16 an der Tragwalze
2 erfolgt, das heißt die Trennung erfolgt nicht im freien Zug der Materialbahn M.
Die Trennvorrichtung 11 ist dazu erfindungsgemäß der Tragwalze 2 zuordenbar, die auch
antreibbar ist, und dient der Realisierung einer Trennung der Materialbahn M quer
zur Laufrichtung der Materialbahn M bzw. in einem Winkel zur Laufrichtung der Materialbahn
M vor dem Einlauf in den ersten Wickelspalt 9. Je nach Ausführung der Trennvorrichtung
11 und Anordnung wird dabei die Materialbahn M senkrecht zur Materialbahnlaufrichtung
vor dem Einlauf in den Mittelspalt 9 an der ersten Tragwalze 2 getrennt oder aber
Schnittkanten 18, 19 geneigt zu dieser erzeugt. Die Trennvorrichtung 11 umfasst dazu
im einfachsten Fall eine Lager- und/oder Führungseinrichtung 12, an welcher zumindest
ein Trennelement 13 parallel zur Tragwalze 2 über die Breite der Materialbahn M im
die Tragwalze umschlingenden Bereich führbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass das
Trennelement für eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen von Wickelvorrichtungen
1 zum Einsatz gelangen kann, wobei die jeweilige Zuordnung über die Ausbildung der
Lager- und/oder Führungseinrichtung 12 erfolgt, die an die jeweils erforderliche Breite
der Tragwalze 2 anpassbar ist. Die Breite der Tragwalze ist hier mit b
2 bezeichnet und entspricht beim Einbau in der Wickelvorrichtung 1 der Breitenrichtung
CD der Maschine. In Figur 1a ist dazu ein Koordinatensystem angegeben, wobei die x-Richtung
der Führungsrichtung der Materialbahn M entspricht, während die y-Richtung der Breitenrichtung
der Wickelvorrichtung 1 entspricht. Die z-Richtung beschreibt die Höhenrichtung. Die
Figur 1a verdeutlicht eine Ansicht in der xz-Ebene der Wickelvorrichtung 1, welche
einer Ansicht von rechts entspricht, während die Figur 1b eine Ansicht von vorn verdeutlicht.
Erkennbar ist hier insbesondere die Lage der Trennvorrichtung 11. Die Figur 1c verdeutlicht
beispielhaft die Anstellung des Trennelements 13 in Form eines Schneidelements 14,
insbesondere in Form eines Messers 20 an den Außenumfang 6 der Tragwalze 2.
[0025] Die Figur 1a verdeutlicht dabei eine Ausführung mit bewegbarem, das heißt verstellbarem
Trennelement 13, wobei das Trennelement 13 hinsichtlich seiner Position in Breitenrichtung
zur Realisierung des Trennvorgangs verstellbar ist. Gemäß Figur 1c ist das Trennelement
13 in einer besonders vorteilhaften Ausführung in einfacher Weise als Schneidelement
14, insbesondere Messer 20 ausgebildet. Die Schneidkante 15 des Schneidelements ist
an den Außenumfang 6 der von der Materialbahn M umschlungenen Tragwalze 2 im Umschlingungsbereich
16 vor dem Einlauf in den Wickelspalt 9 anstellbar. Der Anstellwinkel ist entsprechend
der Detailansicht X aus Figur 1a mit β bezeichnet. Das Trennelement 13, insbesondere
das Schneidelement 14 ist in der Lager- und Führungseinrichtung 12 entlang dieser
parallel zum Außenumfang 6 der Tragwalze 2 verstellbar. Diesbezüglich ergeben sich
unterschiedliche Möglichkeiten. In den Figuren 1a und 1b ist eine Anordnung mit parallel
zur Lagerachse L
2 angeordneter Trennvorrichtung 11 wiedergegeben. Die Lager- und Führungseinrichtung
12 erstreckt sich achsparallel zur Lagerachse 2, wodurch auch die durch diese beschreibbare
Führungsbahn achsparallel ist. Der Abstand der in dieser gebildeten Führung 17 zur
Oberfläche der Tragwalze 2 ist über die Erstreckung der Tragwalze 2 in Breitenrichtung
konstant. Das Trennelement 13 ist lediglich in der Führung 17 verschiebbar, wobei
sich dessen Position in Breitenrichtung ändert. Die Anstellung an den Außenumfang
ist über die Breite gleich, so dass die Position in x-Richtung während des Verstellvorgangs
in der Führung 17 beibehalten wird. Bei dieser Ausführung wird in Abhängigkeit der
Wickelgeschwindigkeit und damit der Umfangsgeschwindigkeit der Materialbahn M am Außenumfang
6 der Materialbahn M eine geneigt zu Materialbahnlaufrichtung ausgeführte Schnittkante
18, 19 an den Materialbahnendbereichen im Trennbereich erzeugt, wie in Figur 1d dargestellt.
Dabei bildet die dem Wickel 5 zugeordnete Schnittkante 19 in vorteilhafter Weise das
Ende des Wickels 5 und die Schnittkante 18 in dazu komplementärer Weise am abgetrennten
Materialbahnteil M den Anfang für einen neu aufzuwickelnden Wickel 5. Der Schnittkantenverlauf
ist beispielhaft in der Figur 1d wiedergegeben, wobei die Neigung gegenüber der Materialbahnlaufrichtung
durch die Überlagerung von Materialbahnlaufgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit
des Trennelements beeinflussbar ist. Figur 1d verdeutlicht dabei lediglich in einer
Ansicht auf die Materialbahn M den Verlauf der Schnittkanten. Der Endteil des Wickels
5 ist in der abgewickelten Position dargestellt. Der sich durch die Schnittkante ergebende
Verlauf der Materialbahn M am Ende des Wickels 5 ist mit 19 bezeichnet, während der
verbleibende Materialbahnanteil, der aufzuwickeln ist, hier mit M bezeichnet ist,
und die nach dem Trennvorgang vorliegende Schnittkante mit 18 bezeichnet ist.
[0026] Das Messer 20 ist in besonders vorteilhafter Weise als Quetschmesser ausgeführt.
Dieses ermöglicht neben einer einfachen Handhabung eine schnelle Schnittbreiteneinstellung
und Messerwechsel und ist in besonderer Weise zum Schneiden von dünnen Materialien
geeignet. Die keilförmige Messerschneide drückt direkt auf eine Gegenfläche, hier
die Oberfläche der Tragwalze 2 und quetscht das Material auseinander.
[0027] Demgegenüber verdeutlichen die Figuren 2a bis 2d in analoger Ausführung zu den Ausführungen
in den Figuren 1a bis 1d eine Anordnung mit einem Trennelement in Form eines Schneidelements
14, insbesondere eines Messers 20, bei welcher gemäß Figur 2d ein Schnittkantenverlauf
18, 19 an der Materialbahn M erzeugt wird, der senkrecht zur Materialbahnlaufrichtung
ausgerichtet ist. In diesem Fall wird quasi der Trennvorgang durch einen geraden Schnitt
erzielt, parallel zur Achse des Wickels 5 L
5. In diesem Fall ist die Trennvorrichtung 11 derart gegenüber der Tragwalze 2 angestellt,
insbesondere in z-Richtung in einem Winkel γ, wodurch sich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit
der Materialbahn M entlang am Außenumfang 6 an der Tragwalze 2 und der Vorschubgeschwindigkeit
des Schneidelements 14 in der Lager- und Führungseinrichtung 12 ein gerader Verlauf
der Schneidkante 18 bzw. 19 ergibt. Bei Verwendung eines mechanischen Schneidelements,
welches berührend an der Materialbahn M angreift, ist ferner der Verlauf der Mantelfläche
der Tragwalze 2 in Umfangsrichtung zu berücksichtigen, so dass über die Trennvorrichtung
11, insbesondere die Lager- und Führungseinrichtung 12 und/oder die Anbindung des
Trennelements 13 an dieser, immer ein Anliegen des Trennelements 13 am Außenumfang
6 gewährleistet ist. Dies kann durch entsprechende zusätzliche Neigung der Lager-
und Führungseinrichtung 12 in x-Richtung betrachtet erfolgen oder aber über Verstellmechanismen
in der Verbindung zwischen Trennelement 13 und der Lager- und Führungseinrichtung
12. Im ersten Fall wäre die sich aus der Lager- und Führungseinrichtung ergebende
Führungsbahn parallel zur Oberfläche der Tragwalze 2. In diesem Fall sind keine besonderen
Maßnahmen hinsichtlich der Führung des Trennelements 13 erforderlich. Im zweiten Fall
kann die Führung als Linearführung in Höhenrichtung geneigt angeordnet werden. Die
sich aufgrund dieser Anordnung ergebenden unterschiedlichen Abstände der Führungsbahn
von der Oberfläche der Tragwalze 2 in Richtung der Führung werden durch entsprechende
Mittel zum Ausgleich einer Abstandsänderung in der Verbindung zwischen Trennelement
13 und Führung 17 bei der Bewegung innerhalb der Führung 17 ausgeglichen.
[0028] Bei den Ausführungen gemäß der Figuren 1 und 2 ist das Trennelement 13 als berührendes
Trennelement ausgebildet, das in direkter Wirkverbindung mit der Materialbahn M und
der dieser abstützenden Gegenfläche am Außenumfang 6 der Tragwalze 2 trennt. Bei dieser
Ausführung ist das Trennelement 13 als mechanisches Trennelement ausgebildet, welches
entlang des Außenumfangs der Tragwalze 2 in Breitenrichtung dieser führbar gelagert
ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird dazu eine Geradführung verwendet,
in welcher das Trennelement 13 in Form des Schneidelements 14 mittels eines Schlittens
21 bewegbar ist. Um das Schneidelement 14, insbesondere die Schneidkante immer senkrecht
zur Oberfläche des Außenumfangs 6 der Tragwalze 2 zu führen, können Mittel 22 vorgesehen
werden, welche eine Anstellung des Schneidelements 14 in der gewünschten Weise am
Außenumfang 6 ermöglichen. Diese können je nach Ausführung und Anordnung der Führung
17 Mittel 28 zum Ausgleich der Abstandsänderung zwischen Führungsbahn und Oberfläche
der Tragwalze 2 umfassen. Das Schneidelement 14 ist dazu über ein Lagerelement 23
in der Führung 17 geführt. Das Lagerelement 23 wird im einfachsten Fall von einem
Schlitten 21 gebildet. An diesem ist quasi gelenkig das Messer 20 gelagert und in
der Lager- und Führungseinrichtung 12 über die Breitenrichtung der Tragwalze 2 verschiebbar
geführt. Die Anbindung am Schlitten 21 erfolgt über ein Gelenk 24. Das Gelenk 24 ist
derart ausgeführt und angeordnet, dass es eine Bewegbarkeit um eine Achse parallel
zur Oberfläche der Tragwalze 2 zulässt. Die Mittel 22 umfassen ferner beidseits des
Schneidelements 14 angeordnete Wälz- oder Gleitelemente, beispielsweise in Form von
Führungsrollen 25 oder Kufen.
[0029] Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Ausführung gemäß der Figuren 1 bis
3 kann an der Lager- und Führungseinrichtung 12 auch mindestens eine Einrichtung 26
zur Applikation eines pastösen Mediums, welche gleichzeitig der Applikation von Leim
bzw. eines Adhäsionsmittels auf die Materialbahn M im Bereich der Schnittkanten 18,
19 dient, vorgesehen werden, so dass hier gleichzeitig die Funktion der Anfangs- und
Endverklebung realisiert werden kann, das heißt insbesondere der Applikation in Materialbahnlaufrichtung
vor oder nach der Schnittkante. Dazu sind entsprechende Untereinrichtungen an der
Lager- und Führungseinrichtung 12 in entsprechender Weise zu platzieren.
[0030] Figur 4a verdeutlicht anhand einer Detailansicht entsprechend der Figuren 1c und
3a die Anordnung der Einrichtungen 26 an der Lager- und/oder Führungseinrichtung 12
des Trennelements 13. Die Anordnung der Einrichtungen 26, vorzugsweise in Düsenform,
erfolgt beidseits der theoretischen Führungsbahn des Trennelements 13 unmittelbar
benachbart zu diesem in Materialbahnlaufrichtung betrachtet jeweils vor und/oder hinter
dem Trennelement 13. Dabei kann gemäß Figur 4a die Lager- und Führungseinrichtung
12 des Trennelements 13 mit genutzt werden. Die Führungsbahn der Einrichtungen 26
ist dazu parallel zur Führungsbahn des Trennelements 13. Denkbar ist es jedoch auch,
wie in Figur 4b beispielhaft wiedergegeben, für die Einrichtungen 26 separate Führungen
vorzusehen. Diese sind jedoch ebenfalls vorzugsweise parallel zur Lager- und/oder
Führungseinrichtung 12 der Trennvorrichtung 11. Die Anordnung der Einrichtungen 26
erfolgt verschiebbar, wobei die Verschiebebewegung mit der Bewegung des Trennelements
zwangsgekoppelt beziehungsweise synchron erfolgt, wodurch der Schnitt mit gleichzeitigem
Auftrag des Applikationsmittels einhergeht. Denkbar ist es auch, die Einrichtungen
26 derart zu steuern, dass deren Bewegung geringfügig der Bewegung des Trennelements
13 vor- oder nachgelagert ist.
[0031] Bei Ausbildung der Schneidelemente 14 in Messerform werden dabei gemäß den Figuren
5a und 5b in Abhängigkeit der Ausbildung der Tragwalze 2 unterschiedliche Effekte
erzielt. Ist die Tragwalze 2 gemäß der Figur 5a als Stahlwalze ausgebildet, bewirkt
die Einwirkung des Schneidelements 14 durch Anstellung an den Außenumfang 6 einen
Schnitt durch die Materialbahn M, während gemäß Figur 5b bei gleicher Ausbildung des
Schneidelements 14, jedoch elastischer Ausbildung der Oberfläche der Tragwalze 2 durch
einen Bezug 27 eine elastische Verformung der Materialbahn M bewirkt wird, die durch
das Eindrücken in den Bezug 27 charakterisiert ist und durch ein Quetschen ein Reißen
der Materialbahn M im Wirkbereich des Schneidelements 14 bewirkt. Im Ergebnis ergeben
sich in Analogie zur Figur 5a zwar Schnittkanten, welche sich visuell von denen gemäß
Figur 5a kaum unterscheiden, jedoch mit einer entsprechenden Auflösung betrachtet
durch die unterschiedlichen Effekte klar zu differenzieren sind.
[0032] Die Ausführungen in den Figuren 1 bis 4 stellen besonders vorteilhafte Ausführungen
dar. Um jedoch gerade insbesondere bei der Ausführung gemäß Figur 2 auf die zusätzliche
Ausjustierung des Schneidelements 14 verzichten zu können, können auch Trennvorrichtungen
11 eingesetzt werden, die auf anderen Prinzipien beruhen. Gemäß Figur 6 ist die Trennvorrichtung
11 als Wasserstrahl-Schneideinrichtung 30 ausgeführt. Diese umfasst im einfachsten
Fall eine an einer Lager- und Führungseinrichtung 12, welche parallel zur Oberfläche
der Tragwalze 2, zumindest jedoch parallel zur Lagerachse L
2 der Tragwalze 2 angeordnet ist, über die Breitenrichtung, das heißt vorzugsweise
parallel zur Lagerachse L
2 verschiebbar angeordnete Düse 8, aus welcher ein Wasserstrahl mit großer Geschwindigkeit
austritt. Denkbar ist es auch, hier eine Reihe sich über die Breite der Materialbahn
erstreckender Düsen vorzusehen, die parallel zueinander in Breitenrichtung nebeneinander
angeordnet sind und gleichzeitig ansteuerbar sind.
[0033] Die in der Figur 6 dargestellte Ausführung bietet den Vorteil, dass hier in der Regel
keine Nachjustierung hinsichtlich des Abstands zwischen der Trennvorrichtung 11 und
der Oberfläche der Tragwalze 2 je nach gewünschter Schneid- bzw. Trennkante erfolgen
muss, sondern die Trennelemente 13 direkt entlang der durch die Führung beschreibbaren
Führungsbahn geführt werden können, ganz gleich ob ein senkrechter Verlauf der Schnittkante
erwünscht ist oder aber ein geneigter wobei unterschiedliche Abstände durch die Intensität
des eingesetzten Wasserstrahls ausgeglichen werden.
[0034] Die Figuren 7a bis 7c verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung die
Möglichkeiten einer Verstellbarkeit der Trennvorrichtung 11, um diese in die gewünschte
Lage bei gewünschtem Trennvorgang und im Nichtbetrieb in eine Parkposition zu verbringen.
Dabei kann gemäß einer Ausführung in Figur 7b die Lage der Lager- und Führungseinrichtung
12 der Trennvorrichtung 11 in allen Funktionszuständen, das heißt Betrieb der Trennvorrichtung
11 oder NichtBetrieb, unverändert beibehalten werden, das heißt diese ist ortsfest.
Die Trennvorrichtung 11 ist entweder aktivierbar/deaktivierbar oder das Trennelement
13 ist in der nicht-aktiven Position aus der Erstreckung der Tragwalze 2 in Breitenrichtung
herausbewegt, weshalb die Lager- und Führungseinrichtung 12 länger als die Breite
der Tragwalze 2. ausgeführt ist.
[0035] Demgegenüber verdeutlichen die Figuren 7a und 7c Ausführungen mit vollständiger separater
Einstellbarkeit der Lager- und Führungseinrichtung 12 über Stelleinrichtungen. Je
nach Wickelbreite ist es hier auch denkbar, die Lager- und Führungseinrichtung 12
gemäß Figur 7a vollständig verschwenkbar zu gestalten, wobei das Verschwenken vorzugsweise
nach oben oder nach unten erfolgt, das heißt in z-Richtung. Ferner kann gemäß Figur
7c die Lager- und Führungseinrichtung 12 in x-Richtung verschiebbar ausgeführt sein.
[0036] Bezüglich der konkreten konstruktiven Ausführung bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten,
die jedoch im Einzelnen im Ermessen des Fachmanns liegen.
Bezugszeichenliste
[0037]
- 1
- Wickelvorrichtung
- 2
- Tragwalze
- 3
- Tragwalze
- 4
- Wickelbett
- 5
- Wickel
- 6
- Außenumfang
- 7
- Außenumfang
- 8
- Hülse
- 9
- Wickelspalt
- 10
- Wickelspalt
- 11
- Trennvorrichtung
- 12
- Lager- und Führungseinrichtung
- 13
- Trennelement
- 14
- Schneidelement
- 15
- Schneidkante
- 16
- Umfangsbereich
- 17
- Führung
- 18
- Schnittkante
- 19
- Schnittkante
- 20
- Messer
- 21
- Schlitten
- 22
- Mittel zur Anstellung des Trennelements
- 23
- Lagerelement
- 24
- Gelenk
- 25
- Führungsrolle
- 26
- Einrichtung zum Auftrag von Adhäsionsmittel
- 27
- Bezug
- 28
- Mittel zum Ausgleich einer Abstandsänderung
- 29
- Lager- und Führungseinrichtung
- 30
- Wasserstrahl-Schneideinrichtung
- 31
- Düse
- b2
- Breite
- Dsoll
- Solldurchmesser
- L2
- Lagerachse
- L3
- Lagerachse
- L5
- Achse der Wickelhülse
- M
- Materialbahn
- β
- Anstellwinkel
- γ
- Winkel
1. Wickelvorrichtung (1) zum Wickeln von Materialbahnen (M), insbesondere Faserstoffbahnen
mit einer die aufzuwickelnde Wickelrolle (5) während des Wickelvorgangs abstützenden
und von der Materialbahn (M) teilweise umschlungenen Tragwalze (2), an deren Außenumfang
(6) im Umschlingungsbereich (16) durch die Materialbahn (M) an die abgestützte Materialbahn
(M) eine Trennvorrichtung (11) zum Trennen der Materialbahn (M) in einem Winkel zur
Laufrichtung der Materialbahn (M) anstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennvorrichtung (11) als mechanische Trennvorrichtung ausgebildet ist, umfassend
zumindest ein Trennelement (13) in Form einer Schneideinrichtung (14).
2. Wickelvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trennelement (13) als Quetschmesser (20) ausgebildet ist.
3. Wickelvorrichtung (1) zum Wickeln von Materialbahnen (M), insbesondere Faserstoffbahnen
mit einer die aufzuwickelnde Wickelrolle (5) während des Wickelvorgangs abstützenden
und von der Materialbahn (M) teilweise umschlungenen Tragwalze (2), an deren Außenumfang
(6) im Umschlingungsbereich (16) durch die Materialbahn (M) an die abgestützte Materialbahn
(M) eine Trennvorrichtung (11) zum Trennen der Materialbahn (M) in einem Winkel zur
Laufrichtung der Materialbahn (M) anstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennvorrichtung (11) als Wasserstrahlschneideinrichtung (30) ausgebildet ist.
4. Wickelvorrichtung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennvorrichtung (11) zumindest ein als Düse (8) ausgeführtes Trennelement (13)
umfasst.
5. Wickelvorrichtung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennvorrichtung (11) eine Reihe von über die Breite der Trennvorrichtung (11)
nebeneinander angeordneten und gleichzeitig ansteuerbaren Düsen (8) als Trennelemente
(13) umfasst.
6. Wickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das einzelne Trennelement (13) über die Breite der Tragwalze (2) verfahrbar ist.
7. Wickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das einzelne Trennelement (13) an einer Lager- und Führungseinrichtung (12) führbar
ist.
8. Wickelvorrichtung (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lager- und Führungseinrichtung (12) gegenüber der Tragwalze (2) verstellbar,
insbesondere verschwenkbar oder parallel verschiebbar, ist.
9. Wickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trennelement (13) innerhalb der Lager- und Führungseinrichtung (12) verschiebbar
und gelenkig geführt ist.
10. Wickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trennelement (13) parallel zur Lagerachse (L2) der Tragwalze (2) verfahrbar ist,
oder dass das Trennelement (13) in Umfangsrichtung parallel zur Oberfläche/Außenumfang
(6) der Tragwalze (2) verfahrbar ist.
11. Wickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trennelement (13) in einer sich in Breitenrichtung der Tragwalze (2) erstreckenden
und gegenüber der Laufrichtung geneigt angeordneten Führungsbahn geführt ist, wobei
die Neigung (γ) vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 bis 10°, besonders bevorzugt
0,5 bis 5°, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 2° beträgt.
12. Wickelvorrichtung (1) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Trennelement (13) Mittel (28) zum Ausgleich einer Abstandsänderung zwischen Führungsbahn
und Oberfläche beziehungsweise Außenumfang (6) der Tragwalze (2) in Bewegungsrichtung
entlang der Führungsbahn vorgesehen sind.
13. Wickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Trennvorrichtung (11) vor- und/oder nachgeordnet zumindest eine Einrichtung (26)
zum Auftrag von Applikationsmittel, insbesondere Adhäsionsmittel auf die Materialbahn
(M) im Bereich der beim Trennvorgang erzeugten Schnittkanten (18, 19) an der Materialbahn
(M) vorgesehen sind.
14. Wickelvorrichtung (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtungen (26) an der Lager- und Führungseinrichtung (12) des Trennelements
(13) geführt sind,
oder dass die Einrichtungen (26) an einer eigenen Lager- und Führungseinrichtung (29)
parallel zur Lager- und/oder Führungseinrichtung (12) des Trennelements (13) geführt
sind.
15. Wickelvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtungen (26) und das Trennelement (13) in ihrer Bewegung über die Breite
der Wickelvorrichtung (1) vorzugsweise zwangsgekoppelt sind.